戴錢華綜述,武 衡審校
(南華大學(xué)附屬第一醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科,湖南衡陽421001)
帕金森病相關(guān)腦腸肽的研究進(jìn)展
戴錢華綜述,武 衡審校
(南華大學(xué)附屬第一醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科,湖南衡陽421001)
帕金森??; 腦化學(xué); 肽類; 綜述
腦腸肽作為中樞神經(jīng)及周圍神經(jīng)的肽類神經(jīng)機(jī)制或調(diào)質(zhì),在神經(jīng)系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用。近年來隨著對(duì)帕金森?。≒arkinson′s disease,PD)認(rèn)識(shí)的逐漸深入,發(fā)現(xiàn)PD在早期即出現(xiàn)了胃腸功能障礙,部分腦腸肽可能直接或間接影響了胃腸功能障礙,甚至某些腦腸肽的變化水平與PD的嚴(yán)重程度具有相關(guān)性。本文將與PD及胃腸功能障礙具有相關(guān)性的腦腸肽膽囊收縮素(CCK)、中樞性P物質(zhì)(SP)、Nasfatin-1及胃促生長素(Ghrelin)作一綜述。
1.1 CCK CCK為小腸黏膜細(xì)胞分泌的一種肽類激素,其主要作用不僅是作為飽感因素調(diào)節(jié)攝食,而且能刺激胰酶的合成及分泌,增強(qiáng)胰碳酸氫鹽的分泌,進(jìn)而使膽囊收縮、Oddi括約肌松弛,促進(jìn)肝膽汁的分泌,調(diào)節(jié)腸道的運(yùn)動(dòng)。天然的CCK化學(xué)結(jié)構(gòu)包括CCK八肽(CCK-8)、CCK-33、CCK-39、CCK-58。CCK不僅存在于周圍神經(jīng)系統(tǒng)中,在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中如皮層額葉、海馬、丘腦、間腦、小腦,其含量甚至大于小腸內(nèi)的含量,尤其是充分含有多巴胺(DA)的區(qū)域,如紋狀體。經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn),部分黑質(zhì)-紋狀體纖維末梢除可釋放DA外,還可釋放CCK,CCK可以調(diào)節(jié)胃腸功能的狀態(tài),將周圍神經(jīng)系統(tǒng)與中樞神經(jīng)系統(tǒng)相連接,并相互制約影響[1]。朱鏞連[2]在正常大鼠腹側(cè)被蓋區(qū)(VTA)和伏隔核(Acb)區(qū)微量注射CCK-8觀察其大腦DA含量的變化,在PD大鼠模型上測(cè)定VTA和Acb中DA及CCK-8的含量。結(jié)果發(fā)現(xiàn),在Acb予以外源性CCK-8可增加該區(qū)的DA含量,6-羥基多巴單側(cè)毀損內(nèi)側(cè)前腦束后中腦多巴胺能系統(tǒng)中VTA和Acb的DA含量均降低,同時(shí)該系統(tǒng)中與DA共存的CCK-8含量也降低。另外,CCK腹腔注射可使小鼠紋狀體DA的釋放增加及腦內(nèi)DA的更新率升高,CCK靜脈注射可使腦內(nèi)A10核團(tuán)內(nèi)多巴胺能神經(jīng)元的放電增加[3]。CCK在腦內(nèi)Acb的不同部位作用不同,在其中后部CCK通過CCK-IR參與調(diào)節(jié)CCK促進(jìn)DA的釋放,而在前部CCK通過CCK-ZR介導(dǎo)抑制DA的釋放[4]。研究發(fā)現(xiàn),在大鼠的中腦邊緣系統(tǒng)DA能傳出通路包括CCK投射至Acb的中后部中隔和嗅球中部,該通路參與了人類的某些神經(jīng)精神性疾病如PD、精神分裂癥和藥癮等[1]。上述資料表明,CCK參與了中樞神經(jīng)系統(tǒng)及胃腸功能的調(diào)節(jié)。
1.2 SP SP是最早發(fā)現(xiàn)的腦腸肽之一,廣泛分布于細(xì)神經(jīng)纖維內(nèi),在黑質(zhì)及內(nèi)側(cè)蒼白球的含量最多[5]。研究表明,PD患者黑質(zhì)多巴胺能神經(jīng)元減少的同時(shí)SP含量也降低了32%~46%。SP含量降低的原因可能由代謝改變和(或)變性改變所致,不同的人觀點(diǎn)不一樣。Mauborgne等[6]堅(jiān)持SP神經(jīng)元減少是由變性和(或)代謝改變所致,而Grafe等[7]認(rèn)為SP含量的降低是由代謝改變而引起。近期有研究者利用MPTP(1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氫吡啶)誘導(dǎo)的PD模型發(fā)現(xiàn)紋狀體的DA含量降低77%,而黑質(zhì)-紋狀體等處的SP含量卻未見下降。SP含量的下降可能有兩方面的作用:(1)黑質(zhì)SP神經(jīng)末梢的代謝活動(dòng)降低或SP含量的降低可能使黑質(zhì)-紋狀體DA的傳遞減弱,進(jìn)而加重運(yùn)動(dòng)減少的癥狀;(2)SP的合成代償性增加使DA的傳遞加強(qiáng),從而緩解DA減少出現(xiàn)的癥狀。同時(shí)SP在胃腸功能中有一定的作用,但其具體機(jī)制目前尚不清楚。馬曉凱等[8]給家兔側(cè)腦室注入SP拮抗劑DADTL后再行電針,發(fā)現(xiàn)可以緩解電針?biāo)种频奈改c活動(dòng)。另外有證據(jù)表明,SP與經(jīng)典的神經(jīng)遞質(zhì)相互作用,在大鼠側(cè)腦室注入SP,與NK1受體相結(jié)合,可刺激DA、去甲腎上腺素及5-羥色胺在腦內(nèi)不同部位的合成。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),大鼠黑質(zhì)內(nèi)微量注射SP使阿撲嗎啡(APO)誘導(dǎo)的PD模型異常旋轉(zhuǎn)行為較對(duì)照組明顯減輕,SP可能通過基底神經(jīng)節(jié)緩解了丘腦-皮層的抑制作用,改善PD大鼠的異常行為。該試驗(yàn)結(jié)果表明,黑質(zhì)內(nèi)SP水平的改變?cè)赑D的發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮著重要的作用,SP參與了軀體運(yùn)動(dòng)的調(diào)節(jié)。
1.3 Nesfatin-1 Nesfatin-1是在2006年由Oh-Ⅰ等[9]首次發(fā)現(xiàn)的由NEFA/NUCB2基因編碼的含有82個(gè)氨基酸組成的腦腸肽,由胃底的X/A樣細(xì)胞分泌,是一種參與能量代謝和攝食功能的調(diào)節(jié)肽,能夠抑制大鼠的攝食行為。Nesfatin-1表達(dá)在外周各組織如胃、十二指腸黏膜下層,脂肪組織和中樞神經(jīng)系統(tǒng)如下丘腦、腦干迷走神經(jīng)背核、孤束核、動(dòng)眼神經(jīng)核等部位[10]。目前有關(guān) Nesfatin-1在活體內(nèi)生理功能的研究還處于初級(jí)階段。近期研究發(fā)現(xiàn),Nesfatin-1可在大鼠蛛網(wǎng)膜下腔出血和腦損傷中通過抗凋亡機(jī)制發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用[11],包括多巴胺能神經(jīng)元,Nesfatin-1可通過抑制細(xì)胞色素C的釋放和激活Caspase-3,保護(hù)線粒體功能,經(jīng)驗(yàn)證,該保護(hù)作用與ERK1/2/MAPK信號(hào)通路不相關(guān)[12]。另外,Nesfatin-1可結(jié)合多巴胺能細(xì)胞膜表面的G蛋白偶聯(lián)受體激活腺苷酸環(huán)化酶(AC),催化細(xì)胞內(nèi)的腺苷三磷酸(ATP)成為環(huán)磷酸腺苷(cAMP),激活蛋白激酶A(PKA),使促凋亡蛋白Bad磷酸化,減少了Bad從胞質(zhì)易位到線粒體,使線粒體功能及細(xì)胞完整性得到了保護(hù)。
1.4 Ghrelin Ghrelin可通過抗凋亡、緩解細(xì)胞氧化應(yīng)激及增強(qiáng)神經(jīng)元的電活動(dòng)等機(jī)制來保護(hù)黑質(zhì),紋狀體多巴胺能神經(jīng)元。Ghrelin是Kita等[13]于1999年發(fā)現(xiàn)的由28個(gè)氨基酸組成的腦腸肽,是生長激素促分泌素受體(GHS-R)的內(nèi)源性配體,其受體有GHS-R1a、1b 2種,但生物學(xué)功能主要由GHS-R1a所介導(dǎo)[14],該受體在大小鼠黑質(zhì)-紋狀體中高表達(dá)[15],Ghrelin與其受體GHSR1a結(jié)合可通過磷脂酶(PLC)、甘油二酯(DG)、三磷酸肌醇(IP3)及蛋白激酶(PKC)的途徑使胞漿內(nèi)鈣離子(Ca2+)濃度上升而介導(dǎo)細(xì)胞保護(hù)作用。Jiang等[16]報(bào)道,應(yīng)用基因打靶技術(shù)使GHSR-IRES-tauGFP轉(zhuǎn)基因小鼠GHS-R1a攜帶上綠色熒光蛋白,發(fā)現(xiàn)在黑質(zhì)致密帶可同時(shí)表達(dá)GHS-R1a和DA1型受體(D1R)。在離體狀態(tài)下,使GHS-R1a和D1R形成異二聚體,能促進(jìn)GHS-R1a G蛋白偶聯(lián)的變構(gòu),導(dǎo)致DA誘導(dǎo)的細(xì)胞內(nèi)cAMP大量聚集,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)Ghrelin對(duì)DA信號(hào)的放大作用[17]。結(jié)合該機(jī)制,通過應(yīng)用Ghrelin及其類似劑能夠緩解多巴胺能神經(jīng)元缺失所引起的DA系統(tǒng)功能的下降,同時(shí)該研究表明,Ghrelin能在突觸后通過GHS-R1a發(fā)揮神經(jīng)調(diào)質(zhì)作用。另外,Ghrelin可通過改變線粒體膜通透性的機(jī)制來調(diào)節(jié)細(xì)胞的凋亡,其機(jī)制可能是通過下調(diào)Bax及上調(diào)Bcl-2的表達(dá),即調(diào)節(jié)Bax與Bcl-2的比值來調(diào)節(jié)凋亡。近期研究還證明,Ghrelin能夠增強(qiáng)黑質(zhì)多巴胺能神經(jīng)元的電活動(dòng),其機(jī)制可能是通過激活細(xì)胞內(nèi)PLC/PKC信號(hào)通路,抑制胞膜上電壓依賴型KCNQ鉀通道來實(shí)現(xiàn)的[18]。Ghrelin可以增加小膠質(zhì)細(xì)胞及星形膠質(zhì)細(xì)胞的活性,促進(jìn)多巴胺能神經(jīng)元的存活,其機(jī)制可能是通過抑制受損海馬神經(jīng)元基質(zhì)金屬蛋白酶-3(MMP-3)的表達(dá)[19-20]。但Ghrelin非功能受體亞型 1b不能與 Ghrelin及GHSs相結(jié)合,分布于機(jī)體各臟器,目前生物學(xué)功能尚不清楚。
腦腸肽為神經(jīng)系統(tǒng)及消化系統(tǒng)共同分泌的肽類激素,是神經(jīng)系統(tǒng)及其他細(xì)胞類型中的重要介質(zhì),如CCK、SP、Nasfatin-1及Ghrelin、降鈣素相關(guān)基因肽及神經(jīng)肽Y(NPY)、腸血管活性肽(VIP)、生長激素抑制劑及促腎上腺激素釋放激素,其水平的改變可間接反映其所屬系統(tǒng)的病變情況[21],可作為某些神經(jīng)變性疾病及胃腸功能障礙的觀察指標(biāo)。作為神經(jīng)退行性疾病的PD,主要的病理變化除了選擇性累及黑質(zhì)-紋狀體-多巴胺系統(tǒng)導(dǎo)致中腦黑質(zhì)多巴胺能神經(jīng)元變性,紋狀體DA的含量明顯降低,另外還可累及其他系統(tǒng),如邊緣系統(tǒng)及下丘腦等導(dǎo)致所分泌的腦腸肽含量改變[22],直接或間接地影響腸道的機(jī)械運(yùn)動(dòng)功能。PD的臨床癥狀除了運(yùn)動(dòng)癥狀還有非運(yùn)動(dòng)癥狀,如胃腸功能障礙中的便秘、腹脹、流涎,其中便秘見于70%~80%的PD患者[23],甚至早于運(yùn)動(dòng)癥狀出現(xiàn),嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量[24],其胃腸功能障礙的概率之高與疾病本身導(dǎo)致胃腸道肌叢多巴胺能神經(jīng)元丟失而影響了體內(nèi)肽類激素水平的改變?nèi)鏑CK、SP、Nesfatin-1及Ghrelin,某些肽類激素變化的水平甚至與PD的嚴(yán)重程度呈正相關(guān)[25]。其水平改變的可能是由PD導(dǎo)致分泌腦腸肽的中樞神經(jīng)系統(tǒng)變性和(或)腸道神經(jīng)叢病理性核蛋白形成影響腦腸肽的分泌,實(shí)驗(yàn)是通過分析PD腸道迷走神經(jīng)叢突觸核蛋白的形成及Braak等[26]病理機(jī)制來推測(cè)的。
PD作為神經(jīng)系統(tǒng)變性疾病中的不可治愈性疾病,該疾病進(jìn)展緩慢,在PD早期某些患者就出現(xiàn)了腹脹及便秘等胃腸功能障礙的非運(yùn)動(dòng)癥狀,嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量,近年來,PD的非運(yùn)動(dòng)癥狀在疾病早期就占據(jù)重要地位,探究PD早期發(fā)病過程中腦腸肽改變的水平及與疾病的相關(guān)性可為進(jìn)一步尋求一種早期診斷及探索延長PD病程[25],延緩多巴制劑的使用時(shí)間及減少藥物的不良反應(yīng),提高患者生活質(zhì)量及方法提供了理論依據(jù)。近年來對(duì)腦腸肽的研究發(fā)現(xiàn),腦腸肽可能通過影響腸道微生物與腸-微生物-腦軸的相互作用來發(fā)揮雙向調(diào)節(jié)作用[27]。盡管目前神經(jīng)肽對(duì)微生物及中樞神經(jīng)系統(tǒng)的相互作用尚有待分析,在健康與疾病之間腦腸肽可能成為神經(jīng)和內(nèi)分泌編排細(xì)菌-腸-腦的信使,進(jìn)而影響神經(jīng)系統(tǒng)疾病與內(nèi)分泌疾病。
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戴錢華(1987-),女,湖南邵陽人,碩士研究生,主要從事神經(jīng)內(nèi)科臨床工作;E-mail:420722983@qq.com。
武衡(E-mail:wh720108@sina.com)。